[發明專利]非易失性存儲器元件及其制造方法

有效

• 申請號: 201110107959.1
• 申請日: 2011-04-28
• 公開（公告）號: CN102751334A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發明（設計）人: 許正源;黎俊霄
• 申請（專利權）人: 力晶科技股份有限公司
• 主分類號: H01L29/788
• 分類號: H01L29/788;H01L29/423;H01L27/115;H01L21/336;H01L21/28
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 彭久云

技術領域

本發明涉及一種存儲器元件及其制造方法，且特別是涉及一種非易失性存儲器元件及其制造方法。

背景技術

非易失性存儲器元件具有可多次進行數據的存入、讀取、擦除且存入的數據在斷電后也不會消失的優點，已成為個人電腦和電子設備所廣泛采用的一種存儲器元件。

典型的非易失性存儲器元件包括浮置柵(floating?gate)與控制柵(control?gate)。而且，控制柵是直接設置在浮置柵上，浮置柵與控制柵之間以介電層相隔，而浮置柵與基底之間是以隧穿氧化層(tunneling?oxide)相隔(亦即所謂堆疊柵極快閃存儲器)。

在對非易失性存儲器進行擦除操作時，從浮置柵排出的電子數量不易控制，易使浮置柵排出過多電子而帶有正電荷，這謂之過度擦除(over-erase)。當此過度擦除現象太過嚴重時，甚至會使浮置柵下方的溝道在控制柵未加工作電壓時即持續呈導通狀態，并導致數據的誤判。因此，為了解決元件過度擦除的問題，許多非易失性存儲器會采用分離柵極(split?gate)的設計，其結構特征為除了控制柵與浮置柵之外，還具有位于控制柵與浮置柵側壁、基底上方的選擇柵(或稱為擦除柵)，此選擇柵(擦除柵)與控制柵、浮置柵和基底之間以柵介電層相隔。如此則當過度擦除現象太過嚴重，而使浮置柵下方溝道在控制柵未加工作電壓狀態下即持續打開時，選擇柵(擦除柵)下方的溝道仍能保持關閉狀態，使得漏極/源極區無法導通，而能防止數據的誤判。

福勒-諾德漢隧穿(Fowler-Nordheim?tunneling)是一種常用來擦除的方法，其是使得載流子在浮置柵與擦除柵之間隧穿。然而，在浮置柵與擦除柵之間的電場強度與浮置柵側邊的輪廓有關，而浮置柵側邊的輪廓在工藝上控制不易，導致擦除的效率非常不穩定。

發明內容

本發明提供一種非易失性存儲器元件，其浮置柵側邊具有尖角包覆輪廓，可以增加電場強度，改善擦除的效率與可靠度，提升擦除的效能。

本發明提供一種非易失性存儲器元件的制造方法，可以利用簡單且易于控制的工藝來形成側邊具有尖角包覆輪廓的浮置柵，且所形成的浮置柵的輪廓一致性相當高。

本發明提供一種非易失性存儲器，包括基底、第一柵極堆疊結構、選擇柵、擦除柵、源極區、漏極區、第一介電層與第二介電層。第一柵極堆疊結構，位于基底上，其包括由下而上依序堆疊的隧穿介電層、浮置柵、柵間介電層與控制柵，以及間隙壁，位于控制柵以及柵間介電層的側壁，且浮置柵與擦除柵相鄰的一側為具有尖角的包覆輪廓，凸出于間隙壁的縱表面。選擇柵位于第一柵極堆疊結構的第一側的基底上。擦除柵位于第一柵極堆疊結構的第二側的基底上。源極區位于擦除柵下方的基底中。漏極區位于選擇柵的一側的基底中。第一介電層位于第一柵極堆疊結構與擦除柵之間以及第一柵極堆疊結構與源極區之間。第二介電層位于選擇柵與基底之間。

依照本發明實施例所述，上述擦除柵在對應上述浮置柵的上述尖角之處具有內凹的輪廓。

依照本發明實施例所述，上述第一介電層共形覆蓋于上述第一柵極堆疊結構的表面以及上述源極區的表面上。

依照本發明實施例所述，上述間隙壁與上述浮置柵之間還包括緩沖層。

依照本發明實施例所述，上述第一柵極堆疊結構還包括位于上述控制柵上的頂蓋層。

依照本發明實施例所述，上述非易失性存儲器還包括第二柵極堆疊結構與另一漏極區。第二柵極堆疊結構與第一柵極堆疊結構具有相同的結構，共構成柵極堆疊結構組。另一漏極區位于第二柵極堆疊結構的一側的基底中。

本發明還提出一種非易失性存儲器的制造方法。此方法包括于基底上依序形成隧穿介電層以及圖案化的第一導體層。接著，在圖案化的第一導體層的第一表面上堆疊圖案化的柵間介電層與圖案化的第二導體層，裸露出上述圖案化的第一導體層的第二表面。前述第二表面與前述第一表面相鄰。然后，在基底上覆蓋保護層，僅裸露出圖案化的第一導體層的第一側壁。之后，在圖案化的第一導體層的第一側壁形成凹口，使其具有尖角的輪廓。其后，在鄰近圖案化的第一導體層的第一側壁的基底中形成源極區。繼之，移除第二表面上的部分保護層，使圖案化的第一導體層的尖角裸露出來。之后，在圖案化的第一導體層的第二側壁以外的基底中形成漏極區。

依照本發明實施例所述，上述形成保護層的步驟包括于上述圖案化的第一導體層的上述第二表面上形成緩沖層，接著，在上述緩沖層上以及上述圖案化的第二導體層的第一側的基底上形成間隙壁與遮蔽層。間隙壁位于上述圖案化的第二導體層與遮蔽層之間。